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《自然》:武汉大学孙蒙祥团队揭开植物成功受精秘密

2021-04-01 19:28 前瞻网   

 

《自然》:武汉大学孙蒙祥团队揭开植物成功受精秘密

在生殖细胞融合时,动物卵细胞从皮质颗粒中分泌蛋白酶,建立受精包膜,阻止多精受精。而开花植物的受精过程则更为复杂,包括通过花粉管输送两个不活动的精子细胞。通常避免多个花粉管同时穿透胚珠,从而间接阻止多精膜。植物卵细胞是如何调节受精成功后对多余试管的排斥目前还不清楚。

3月31日,武汉大学生命科学学院孙蒙祥团队有关于此的研究登上《自然》(Nature),题为“Fertilized egg cells secrete endopeptidases to avoid polytubey”,受精卵分泌内肽酶以避免多精受精,该研究发现植物卵细胞可以感知是否成功受精,并启动一种特殊的机制,防止其它精子再与卵细胞融合,从而确保植物的遗传稳定性。

《自然》:武汉大学孙蒙祥团队揭开植物成功受精秘密

这一论文发现天冬氨酸内肽酶ECS1和ECS2是由位于拟南芥卵细胞顶端区域的皮质网络分泌到细胞外空间的。这种反应只有在受精成功后才会触发。ECS1和ECS2只在卵细胞中表达,转录本在配子融合后立即降解。ECS1和ESC2特异性切割花粉管吸引器诱导剂1。因此,多倍体经常出现在ecs1 ecs2双突变体中。助细胞分泌这些内肽酶的异位分泌导致了LURE1水平的降低和花粉管吸引率的降低。

综上所述,这些发现表明植物卵细胞感知受精成功,并阐明了受精诱导的吸引因子降解如何建立一个相对快速的受精后避免多精受精机制。

武汉大学新闻网表示,“课题组同时揭示了卵细胞可以感知受精成功,只有在受精成功时卵细胞才会释放ECS,阻止多余花粉管进入,进而明确回答了为什么在受精不成功情况下花粉管仍可以进入胚囊,而受精成功后又可迅速阻止多余精细胞进入胚囊的疑问。”这个发现对于理解植物的受精过程有着重要意义,也有望在未来的农业技术上得到应用。

武汉大学禹小波博士后,张雪成博士生和赵鹏副教授为该论文共同第一作者。武汉大学孙蒙祥教授和德国雷根斯堡大学Thomas Dresselhaus为论文共同通讯作者。第一作者单位为武汉大学。此项研究受到国家自然科学基金重大项目的资助。

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责任编辑: 4114RWL

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